Pengaruh High Pressure Kompresor Terhadap Performansi Sistem Refrigerasi Dengan Menggunakan Dan Refrigeran Hidrokarbon 1 Puji Saksono, 2 Budha Maryanti Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Balikpapan Jl. Pupuk Raya PO BOX 335 Balikpapan. Telp./Fax. 0542-764205 Email : saksono_puji@yahoo.co.id; budha_maryanti@yahoo.com Abstract This general refrigeration system is used to conserve food and refreshing of air. The useful of refrigeration system depends of maximal performance this from main component as compressor, condensor, expantion device and evaporation. This research aims to know how the big high pressure compressor to its value performance. The examination is conducted by using appliance test system of refrigeration system which has been modified with the equipments of control. The refrigerant used of two variant different ( and hidrocarbon refrigerant). Result of research shows that high pressure or compressor discharge from both refrigerant variant of different, the influence for value of COP (coeffcient of performance), and the economical of electric energy comsumption. Keywords: refrigerant variant, high pressure compressor, COP. Abstrak Pada umumnya sistem refrigerasi digunakan untuk mengawetkan makanan dan penyegaran udara. Pemanfaatan sistem refrigerasi sangat tergantung dari kinerja maksimal komponen utamanya seperti kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh high pressure kompresor terhadap nilai performansinya. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat uji dari sistem refrigerasi yang telah dimodifikasi dengan peralatan kontrol. Adapun refrigeran yang digunakan yaitu dua jenis yang berbeda ( dan refrigeran hidrokarbon).hasil penelitian menunjukan bahwa nilai high pressure atau discharge kompresor dari kedua jenis refrigran tersebut berbeda, yang tentunya akan mempengaruhi nilai COP (coeffcient of performance) dan penghematan komsumsi energi listrik. Kata kunci: Jenis refrigeran, high pressuret kompresor, COP. 1. Pendahuluan Sistem refrigerasi dan pengkondisian udara banyak digunakan di dunia industri makanan, tranportasi, kesehatan maupun rumah tangga. Refrigeran yang umum dipakai pada saat ini mengandung senyawa sintetik HCFC (Hydrochlorofluorocarbon) seperti R-22, senyawa CFC (Chlorofluorocarbon) seperti R-12 dan HFC (Hidrofluorocacbon) seperti R- 134a yang memiliki sifat-sifat yang baik ditinjau dari segi teknik seperti: kestabilan yang tinggi, tidak mudah terbakar, tidak beracun dan relatif mudah didapat. Refrigeran HFC walaupun tidak mempunyai unsur chlor yang dapat merusak lapisan ozon tetapi mengandung unsur fluor yang dapat menimbulkan pemanasan global (Global Warming Potential/GWP) apabila refrigeran tersebut terlepas ke atmospher. Pemakaian hidrokarbon sebagai refrigeran pengganti merupakan salah 81
satu alternatif solusi untuk mengatasi masalah ini, karena refrigeran hidrokarbon tidak mempunyai efek negatif terhadap lingkungan. Dengan demikian retrofit merupakan penggantian refrigeran yang lebih ramah lingkungan, di samping kelebihan lainnya yaitu dengan retrofit secara teoritis dan dapat dibuktikan secara eksperimen akan menghasilkan nilai COP (coeffcient of performance) yang lebih tinggi, sehingga efisiensi dari sistem refrigerasi akan semakin lebih baik. Pemanfaatan sistem refrigerasi sangat tergantung dari kinerja maksimal komponen utamanya seperti kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah seberapa besar pengaruh high pressure kompresor terhadap performansi sistem refrigerasi dengan menggunakan dan hidrokarbon? Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan dari pengaruh high pressure kompresor terhadap performansi sistem refrigerasi sehingga proses retrofit dari ke refrigeran hidrokarbon dapat dilakukan. Sedangkan manfaat penelitian sebagai media karya ilmiah bagi peneliti untuk dapat mengembangkan keilmuannya di bidang teknik refrigerasi. 2. Metode Penelitian 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Januari s/d Juni 2014 di laboratorium mesin pendingin program studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Balikpapan. 2.2. Bahan dan Alat Adapun perlengkapan dan alat penelitian yang digunakan adalah: 1. Satu unit alat uji sistim refrigrasi yang sudah dimodifikasi dengan menambahkan perangkat alat ukur (pressure and temperature gauge) 2. Pompa vakum 3. Gauge manifold 4. Termometer (digital) 5. Timbangan refrigeran (digital) 6. Refrigeran merk Klea dan hidrokarbon merk Mesicool (MC- 134) produksi Pertamina 7. Leak detector (alat uji kebocoran refrigeran) 8. Multimeter (Gigital) 9. Peralatan workshop Gambar 1 Skema unit alat uji sistem refrigerasi Gambar 2. Refrigeran dan hidrokarbon MC-134 2.3. Langkah-langkah Penelitian Langkah-langkah penelitian yang dilakukan sebagai berikut: 1. Menyiapkan peralatan uji sistim refrigerasi dan perlengkapan lainnya 2. Sistim divakum terlebih dahulu dengan menggunakan pompa vakum 3. Melakukan pengisian refrigeran R- 134a sampai isian penuh 4. Menghidupkan alat uji sampai dengan kondisi steady state. 5. Mencatat hasil pengukuran T 1, T 2, T 3, T 4, P 1, P 2 6. Mengulang semua langkah dengan menggunakan refrigeran MC-134. 82
2.4. Variabel Penelitian Variabel dalam penelitian: 1. Variabel bebas, yang meliputi: - Jenis Refrigran ( dan Hidrokarbon MC-134) - High pressure (Psi) - Interval waktu (menit). 2. Variabel terikat, yang meliputi: - Kerja Kompresi - Efek Refrigerasi - Kuat arus [Ampere] - COP (coeffcient of performance) 3. Variabel Kontrol, yang meliputi: - Temperatur ruang uji 28-30 0 C. 3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Spesifikasi Alat Uji Unit alat uji yang digunakan dalam pengujian adalah freezer merek Sanyo yang telah ditambah dengan alat ukur pressure dan temperature dengan data: 1. Type Kompressor: Reciprocating / Piston 2. Model Kompressor : Model Terbuka 3. Jenis Kompressor : Hermatik 4. Daya Kompressor : ⅓ PK 5. Rated Current : 0,5 A 0,9 A (~220V). Data diperoleh dari pengujian langsung pada saat freezer beroperasi (running) dengan mode high pada switch yang terdapat pada freezer. 3.2. Data hasil pengujian siklus ideal Tabel 1. Data hasil pengujian dengan menggunakan refrigeran Menit ke- P 1 (Low P 2 (High T 1 T 2 T 3 T 4 Kuat Arus [Ampere] 1 10 15 188 22 60 37-10 0,99 2 20 8 180 20 63 36-16 0,97 3 30 5 170 19 65 35-19 0,95 4 40 4 160 17 67 35-23 0,94 5 50 3 150 15 70 34-25 0,93 Tabel 2. Data hasil pengujian dengan menggunakan refrigeran hidrokarbon MC-134 Menit ke- P 1 (Low P 2 (High T 1 T 2 T 3 T 4 Kuat Arus [Ampere] 1 10 15 170 20,0 60,0 34,0-15,6 0,92 2 20 10 168 19,3 61,2 33,6-18,8 0,88 3 30 5 166 19,0 64,0 33,1-21,4 0,87 4 40 4 164 18,4 64,4 32,3-26,5 0,85 5 50 3 160 17,2 65,0 32,0-34,2 0,84 83
COP JURNAL TEKNOLOGI TERPADU NO. 2 VOL. 3 OKTOBER ISSN 2338-6649 Dengan menggunakan tabel sifat-sifat cairan dan uap jenuh refrigerant dan MC- 134 didapatkan: Tabel 3. Hasil pengolahan data dengan refrigeran. Enthalpy (kj/kg) w = Kerja Kompresi h 2 - h 1 q rc = Efek Refrigerasi h 1 - h 4 q rj = Kalor keluar Kondensor h 2 - h 3 COP= (h 1 - h 4 )/ (h 2 - h 1 ) h 1 h 2 h 3 =h 4 1 361,321 423,184 226,697 61,863 134,624 196,487 2,17 2 357,920 423,667 225,036 65,747 132,884 198,631 2,02 3 355,889 424,255 223,748 68,366 132,141 200,507 1,93 4 350,457 425,824 221,984 75,367 128,473 203,840 1,70 5 347,866 427,862 219,281 79,996 128,595 208,581 1,61 Tabel 4. Hasil pengolahan data dengan refrigeran hidrokarbon MC-134 Enthalpy (kj/kg) w = Kerja Kompresi h 2 - h 1 q rc = Efek Refrigerasi h 1 - h 4 q rj = Kalor keluar Kondensor h 2 - h 3 COP= (h 1 - h 4 )/ (h 2 - h 1 ) h 1 h 2 h 3 =h 4 1 552,470 642,740 286,440 90,270 266,030 356,300 2,94 2 549,110 643,810 285,260 94,700 263,850 358,560 2,79 3 544,760 646,620 284,120 101,860 260,640 362,500 2,56 4 538,280 646,940 281,980 108,660 256,30 364,960 2,36 5 528,040 647,580 281,120 119,540 246,920 366,460 2,06 3.3. Pembahasan 4 3 2 1 0 High Pressure compressor Vs COP High Pressure compressor MC-134 Gambar 1. Grafik perbandingan High Pressure compressor terhadap Nilai COP Berdasarkan gambar grafik di atas dapat disimpulkan bahwa kenaikan high pressure compressor setelah melewati kompresor pada kedua jenis refrigeran berbanding lurus terhadap kenaikan nilai Coefisien Of Performance (COP). Nilai COP yang paling tinggi menggunakan refrigeran hidrokarbon sebesar 2,94 pada saat high pressure compressor sebesar 170 Psi. Sedangkan dengan menggunaan hanya sebesar 2,17 walaupun 84
Kerja kompresi Efek Refrigerasi Kuat Arus [A] JURNAL TEKNOLOGI TERPADU NO. 2 VOL. 3 OKTOBER ISSN 2338-6649 high pressure compressor sebesar 188 Psi. 300 250 200 150 100 Gambar 2. Grafik Perbandingan High Pressure compressor terhadap Efek Refrigerasi Gambar 2 merupakan grafik yang menunjukkan bahwa kenaikan high pressure compressor berbanding lurus juga dengan kenaikan efek refrigerasi pada evaporator baik menggunakan refrigeran maupun hidrokarbon. 110 90 70 50 High Pressure compressor Vs Efek Refrigerasi High Pressure compressor High Pressure compressor vs Kerja Kompresi High Pessure compressor MC134 MC134 Gambar 3. Grafik perbandingan High Pressure compressor terhadap Kerja Kompresi Gambar grafik di atas menunjukan bahwa kenaikan high pressure compressor pada kedua jenis refrigeran berbanding terbalik terhadap nilai kerja kompresi. Semakin tinggi nilai high pressure compressor maka semakin terjadi penurunan nilai kerja kompresi, sehingga kerja kompresor semakin ringan. 0.98 1 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88 0.86 0.84 0.82 High Pressure compressor Vs Kuat Arus High Pressure compressor MC134 Gambar 4. Grafik perbandingan High Pressure compressor terhadap Kuat Arus Berdasarkan gambar grafik di atas dapat di simpulkan bahwa kenaikan high pressure compressor setelah melewati kompresor pada kedua jenis refrigeran ( dan hidrokarbon) akan terjadi kenaikan nilai kuat arus (konsumsi penggunaan energi listrik). Dari keempat gambar grafik di atas (1, 2, 3 dan 4) menunjukan bahwa pemakaian refrigeran hidrokarbon MC-134 isian penuh terjadi kestabilan nilai high pressure kompresor antara 160 s/d 170 Psi. Sedangkan untuk pemakaian refrigeran terjadi perbedaan yang besar yaitu antara 150 s/d 188 Psi. Pada pemakaian refrigeran hidrokarbon MC-134 besaran nilai kuat arus yaitu antara 0,84 s/d 0,92 Ampere (184,8 s/d 202,4 watt). Sedangkan pada pemakaian refrigeran sebesar 0,93 s/d 0,99 Ampere (204,6 s/d 217,8 watt). 4. Kesimpulan Berdasarkan hasil data dan analisa pembahasan dari penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Pada pemakaian refrigeran hidrokarbon MC-134 isian penuh terjadi kestabilan nilai high pressure kompresor antara 160 s/d 170 Psi. Sedangkan untuk pemakaian refrigeran R-134 terjadi perbedaan yang besar yaitu antara 150 s/d 188 Psi. 2. High Pressure keluaran kompresor berpengaruh terhadap performansi di dalam sistem refrigerasi yang dapat dilihat dari besaran nilai COP (coeffisien of performance). 85
3. Terjadi penghematan konsumsi energi listrik pada pemakaian refrigeran hidrokarbon MC-134 yang ditunjukkan oleh besaran nilai kuat arus yaitu antara 0,84 s/d 0,92 Ampere (184,8 s/d 202,4 watt) dibandingkan dengan pemakaian refrigeran sebesar 0,93 s/d 0,99 Ampere (204,6 s/d 217,8 watt). 5. Ucapan Terima Kasih Terima kasih ditujukan kepada PT. Pertamina (Persero) Balikpapan yang telah memberikan bantuan refrigeran hidrokarbon merk Musicool (MC-134) untuk penelitian ini. 6. Daftar Pustaka Arismunandar, W dan Saito, H, 2002, Penyegaran Udara, Cetakan ke-6, PT. Pradnya, Paramita, Jakarta. Dincer, I., 2003, Refrigeration System and Application, Wiley, England. Handoko K., 2004, Alat Kontrol Mesin Pendingin, PT. Ichtiar Baru, Jakarta. Herlianika, H, 2005, Eksperimen Dengan Alat Peraga Refrigerasi Dasar, PT. Ardhika Widya Hutama, Bandung. Moran J. Michael & Shapiro, N, 2006, Howard, Fundamentals of Engineering Thermodinamics 5 th Edition. John Wiley & Son Ltd. England. Pasek, A.D., 2007, Retrofit Sistim Refrigerasi Dan Pengkondisian Udara Ramah Lingkungan, Pusat Pendidikan dan Pelatihan Kementerian Lingkungan Hidup, Jakarta. Stocker, W.F., 1996, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta. Trott A.R. & Welch T.C., 2000, Refrigeration & Air-Conditioning Third Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford. 86